Grafische Darstellung des Ligno-Sats im Weltraum.
Grafische Darstellung des Ligno-Sats im Weltraum. Bildrechte: Kyoto University

Nachhaltige Raumfahrt Erster Holzsatellit: Die Umweltrevolution im All

09. November 2024, 10:00 Uhr

Der erste Holzsatellit soll zeigen, dass Raumfahrt auch umweltschonend funktionieren kann. Das könnte auch für SpaceX interessant sein. Denn fast täglich verglüht ein Starlink-Satellit in der Erdatmosphäre, was nicht ohne Auswirkungen auf das Ozonloch und das schützende Erdmagnetfeld bleibt.

Porträtfoto von Patrick Klapetz
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Das private Raumfahrtunternehmen SpaceX hat den ersten Holzsatelliten zur Internationalen Raumstation ISS gebracht. In etwa einem Monat soll dieser von einer Satellitenstartvorrichtung an der japanischen Kibo-Schleuse ins Weltall entsandt werden.

Das japanische Team der Kyoto Universität und das Forstwirtschaftsunternehmen Sumitomo Forestry hoffen, damit die Zukunft der Raumfahrt zu verändern. Der Holzsatellit Ligno-Sat soll eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Metallsatelliten bieten – welche möglicherweise wegen ihrer hohen Umweltbelastung irgendwann verboten werden. Zumindest geht davon der japanische Space-Shuttle-Astronaut Takao Doi aus.

Gemeinsam mit seinem Team hat er den Satelliten aus der japanischen Magnolienart Honoki in traditioneller japanischer Baukunst fertigen lassen. Entsprechend wurde der Cubesat (cube = Würfel, sat für Satellit) mit einer Kantenlänge von zehn Zentimetern ohne Schrauben oder Klebstoff, sondern mit speziellen Stecktechniken zusammengebaut.

Der Vorteil von Holz und die starken Belastungstests von Ligno-Sat

Laut Koji Murata (Kyoto-Universität) sei Holz im Weltraum haltbarer als auf der Erde, da es dort weder Wasser noch Sauerstoff gibt und das Holz nicht verrotten oder sich entzünden kann. Die Mission soll sechs Monate andauern.

Der zusammengebaute Holzsatellit Ligno-Sat.
Der zusammengebaute Holzsatellit Ligno-Sat. Bildrechte: Kyoto University

Die Messinstrumente des Satelliten sammeln dann Daten zur Reaktion auf die starken Temperaturschwankungen im All. Immerhin wird der Satellit die Erde in einer Höhe von 400 Kilometern umrunden und dabei alle 45 Minuten von der Schattenseite in die sonnenbeschienene Seite wechseln: ein Temperaturunterschied von -100 zu +100° Celsius. Auch die Auswirkungen der Weltraumstrahlung auf die Halbeiter soll erforscht werden. Möglicherweise bietet Holz einen ebenbürtigen Schutz wie Metall.

Japaner wollen Elon Musk ihr Holzkonzept anbieten

Anschließend soll der Satellit komplett in der Erdatmosphäre verglühen, ohne dabei schädliche Partikel freizusetzen – wie es etwa bei herkömmlichen Metallsatelliten der Fall ist. "Wenn wir beweisen können, dass unser erster Holzsatellit funktioniert, wollen wir ihn Elon Musk's SpaceX vorschlagen", so der Astronaut.

Musk könnte davon tatsächlich profitieren. Immerhin betreibt er 62 Prozent aller Satelliten im All. Laut einem Bericht im englischsprachigen Nachrichtenmagazin The Independent befinden sich etwa 6.370 aktive Starlink-Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn (Stand: 6. September 2024). Die Gesamtanzahl der ins All gebrachten Starlink-Internetsatelliten ist jedoch höher. Anfang September 2024 hatte Musk den 7.000sten Starlink-Satelliten gestartet. Einige von ihnen sind inaktiv, andere sind bereits in der Erdatmosphäre verglüht.

Fast jeden Tag verglüht ein Starlink-Satellit

"Es gibt jetzt fast jeden Tag einen Starlink-Wiedereintritt. Manchmal sogar mehrere täglich", sagt der Astronom Jonathan McDowell (Harvard University). Das entspricht täglich etwa 500 Kilogramm an Starlink-Satellitenmüll. Bereits jetzt ist Starlink damit der Spitzenreiter. Und es dürfte noch viel mehr werden.

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Um den Internetempfang aus dem All zu gewährleisten, müssen die Satelliten am Ende ihrer Lebensspanne oder wenn sie nicht einwandfrei funktionieren, ausgetauscht werden. Das Starlink-Netzwerk soll zukünftig aus 14.000 Kleinsatelliten bestehen. Hinzu kommen noch weitere kommerzielle Unternehmen, aber auch staatliche Raumfahrtbehörden, die ihre eigene Megakonstellation planen und teilweise schon im Orbit platzieren.

Und all diese Satelliten müssen irgendwann in der Atmosphäre verglühen. Ansonsten enden sie als Weltraumschrott und können den Zugang zum Weltraum blockieren.

Sind Satelliten gefährlich, die in der Erdatmosphäre verglühen?

Das ist ein Problem. Denn die meisten Satelliten bestehen aus Aluminium. Laut einem Forschungsteam verwandelt sich Aluminium bei hohen Temperaturen in Aluminiumoxid und diese Asche kann die schützende Ozonschicht der Erde beschädigen.

Entwicklung des Ozonloch über der Antarktis in Juli und August seit 1979 1 min
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Zudem könnte es die Albedo (Fähigkeit, Sonnenlicht zu reflektieren) verändern, was zu Temperaturveränderungen in der oberen Atmosphäre führen kann. Zu ähnlichen Ergebnissen kam eine weitere Forschungsgruppe, die ihre Forschung im Juni 2024 veröffentlichte. Die genauen Auswirkungen müssen noch untersucht werden.

Düstere Aussichten für das schützende Magnetfeld

"In den kommenden Jahrzehnten werden mehr als 500.000 Satelliten erwartet, vor allem für den Aufbau von Internet-Megakonstellationen", erklärt Sierra Solter (University of Iceland) gegenüber spaceweather.com. Sie hat über die Auswirkungen des Erdmagnetfelds im Zusammenhang mit den entsorgten Satelliten in der Erdatmosphäre geforscht und dazu eine Studie veröffentlicht. Wenn die Satelliten in der Atmosphäre zerfallen, "entsteht eine massive Schicht aus leitenden, elektrisch geladenen Teilchen um unseren Planeten herum".

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Der magnetische Nordpol ist kein fester Ort. Er wandert.
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Es könnte sein, dass so ein Polwechsel bevorsteht.

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Die Metalltrümmer eines einzelnen deorbierten Starlink-Satelliten sind siebenmillionenfach massiver als der Van-Allen-Gürtel (Strahlungsgürtel der Erde: ein Ring energiereicher geladener Elementarteilchen, die im Erdmagnetfeld eingeschlossen sind). Eine ganze Megakonstellation ist milliardenfach massiver. "Die Raumfahrtindustrie fügt der Magnetosphäre enorme Mengen an Material hinzu, verglichen mit den natürlichen Mengen an Partikeln", so Solter.

Die unausgeglichene elektrische Ladung ist in leitenden Plasmen genau an der Stelle spürbar, an der Satelliten zerfallen. Das könnte das Magnetfeld der Erde schwächen und uns anfälliger für kosmische Strahlung und Sonnenstürme machen. Die japanischen Holzsatelliten könnten damit eine Umweltrevolution im Weltraum auslösen – wenn sie tatsächlich das halten, was sie versprechen.

Dieses Thema im Programm: MDR SACHSEN-ANHALT | 01. November 2024 | 09:00 Uhr

7 Kommentare

DanielSBK vor 4 Wochen

Als Lizenzierter Funkamateur kann ich nur sagen : kein Elektroniker / Nachrichtentechniker würde das so bauen.... das hat etwas mit Störungen und Einstrahlungen in die Elektronik zu tun! Zudem der Satellit nicht mal hauptsächlich aus Holz besteht, sondern aus einem Alurahmen❗❗ mit ein paar draufgeklebten Holzbrettchen.

MDR-Team vor 4 Wochen

@weils so nicht unwidersprochen bleiben darf
Der erwähnte Fakt der Verwandlung von Aluminium in Aluminiumoxid war ein Randaspekt der verlinkten Studie. Es ist also nicht nötig, dass Sie sich derartig daran abarbeiten.
LG, das MDR-WISSEN-Team

weils so nicht unwidersprochen bleiben darf vor 4 Wochen

"Laut einem Forschungsteam verwandelt sich Aluminium bei hohen
Temperaturen in Aluminiumoxid"?

Na, wie lange hat das Team DARAN wohl "geforscht"?
(Oder vielleicht doch eher allenfalls im Lexikon nachgeschlagen ...?)
Wie schön, dass es solche Forschung gibt - irgendwie müssen all die Umweltschutzstudiengangs-Absolventen ja beschäftigt werden ... Und wenn man sich erst vorstellt, wieviele staatsbezahlte "Forschungsteams" jetzt daran forschen werden, in was sich Holz "bei grosser Hitze" verwandelt .... goldene (ach ne, besser HÖLZERNE) Zeiten stehen uns bevor...

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